JP2009519618A

JP2009519618A - Ｍｉｍｏワイヤレスｌａｎにおけるアンテナ及びビームを選択する方法

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Publication number: JP2009519618A
Application number: JP2008533318A
Authority: JP
Inventors: グ、ダチン; ジャン、ホンユアン; ジャン、ジンユン; モリッシュ、アンドレアス・エフ
Original assignee: Mitsubishi Electric Research Laboratories Inc
Current assignee: Mitsubishi Electric Research Laboratories Inc
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-11-21
Publication date: 2009-05-14
Also published as: EP1929644A2; US20080247370A1; US8514815B2; CN101273545A; WO2007040515A3; EP1929752A4; CN101273543A; CN101258730A; EP2320576A3; WO2007040554A3; JP2009510898A; EP1929644A4; WO2007040515A2; JP2009519617A; CN101258730B; WO2007040554A2; EP1929752A2; EP2320576A2

Abstract

コンピュータによって実施される方法は、複数の局を含む多入力多出力ワイヤレスローカルエリアネットワークにおいてアンテナを選択する。各局は、アンテナのセットを含む。連続して送信された複数のサウンディングパケットが局で受信される。各サウンディングパケットは、アンテナのセットの異なるサブセットに対応する。連続して送信された複数のサウンディングパケットから、チャネル行列が推定される。高スループット（ＨＴ）制御フィールドがアンテナ選択を開始するために送信され、アンテナのサブセットがチャネル行列に従って選択される。

Description

本発明は、包括的には、多入力多出力ワイヤレスローカルエリアネットワークに関し、より詳細には、このようなネットワークにおいてアンテナ及びビームを選択することに関する。

［関連出願］
この出願は、２００５年１１月３日に出願された、Gu他による"Method for Selecting Antennas and Beams in MIMO Wireless LANs"と題する国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０３９６５１号と、２００５年９月３０日に出願された、Gu他による"Training Signals for Selecting Antennas and Beams in MIMO Wireless LANs"と題する国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０３５０１２号との一部継続出願であり、これらの優先権を主張する。

［発明の背景］
多入力多出力（ＭＩＭＯ）技法は、ワイヤレスネットワークの分散環境でシステム容量を大幅に増加させることができる。しかしながら、一般的なシステムでは、各送受信アンテナは、別個のＲＦチェーン（変調器／復調器、ＡＤ変換器／ＤＡ変換器、アップコンバータ／ダウンコンバータ、及び電力増幅器を含む）を必要とすることから、アンテナを多く使用するほど、ハードウェアの複雑度及びコストが増加する。加えて、ベースバンドにおける処理の複雑度も、アンテナの個数と共に増加する。

アンテナ／ビーム選択は、複数のアンテナによって提供される容量／ダイバーシティの増加を依然として利用しながら、ＲＦチェーンの個数を削減することができる。ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）では、局は、通常、高い信号対雑音比（ＳＮＲ）で動作され、この場合、ダイバーシティは、深いフェージングチャネルからシステムを保護する際に重要な役割を果たす。さらに、ＷＬＡＮチャネルの状態はゆっくりと変化することが知られている。したがって、ＷＬＡＮにおいてアンテナ／ビーム選択を行うことは有利である。

アンテナ／ビーム選択の構想は、或る所定の基準に従って、ビーム選択のために、完全なチャネル行列（complete channel matrix）又は変換されたチャネル行列（transformed channel matrix）から部分行列を選択することである。アンテナ／ビーム選択を行うために、完全なチャネル行列は、全体のチャネル状態情報（ＣＳＩ）を測定することをアンテナ選択局に可能にするトレーニング（サウンディング）フレームを送信することによって推定される。従来、選択されるすべてのアンテナについてトレーニングフレーム（複数可）を送信することによって、明示的なシグナリングが物理（ＰＨＹ）レイヤ又は媒体アクセス（ＭＡＣ）レイヤで使用されている。しかしながら、実用的な制限のため、オーバーヘッドが追加されることは望ましくない。他方、ゆっくりと変化するＷＬＡＮチャネル環境は、ＭＡＣレイヤ及びＰＨＹレイヤの変更をほとんど又は全く必要としないより効率的なアンテナ／ビーム選択トレーニング方式を推奨することができる。

［ＭＡＣレイヤにおけるＩＥＥＥ８０２．１１ｎＷＬＡＮリンクアダプテーション制御（ＬＡＣ）フレームの構造］
図１および図１２に示すように、参照により本明細書に援用され、ＷｉＦｉとしても知られているＷＬＡＮＩＥＥＥ８０２．１１ｎ標準規格は、ＭＩＭＯトレーニング要求及びリンクアダプテーション情報の交換をサポートするための、ＭＡＣレイヤで定義された高速リンクアダプテーション制御（ＬＡＣ）メカニズムの仕様を定めることを提案している。一般に、ＬＡＣの機能は、ＬＡＣとして定義される単一の制御フレームによって実現することができる。単一の制御フレームは、高スループット（ＨＴ）制御フレームであってもよく、ＨＴ制御フレームはいかなるＭＡＣレイヤフレームに組み込まれてもよい。図１に示すように、ＬＡＣフレームは、以下のフィールド、すなわち、ＭＡＣヘッダ１１０と、現在の制御フレームで運ばれている論理エレメントを示すためのＬＡＣマスク１２０と、送信パラメータを示すための変調符号化方式（ＭＣＳ）フィードバックフィールド１３０と、エラー検出のためのフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）１４０とを含む。ＭＡＣヘッダ１１０は、どのＭＡＣレイヤパケットにも適用され、フレーム制御１１１と、継続期間１１２と、受信アドレス（ＲＡ）１１３と、送信アドレス（ＴＡ）１１４とを含む。ＬＡＣフレームは、ＩＥＥＥ８０２．１１−０４／０８８９ｒ７の「TGn Sync Proposal Technical Specification」に詳細に記載されている。この文献は、参照により本明細書に援用される。

ＬＡＣフレームは、ＭＩＭＯトレーニング要求及びリンクアダプテーション情報の交換の制御をサポートする。ＬＡＣフレームは、イニシエータ局（initiator station）（送信機）又はレシピエント局（recipient station）（受信機）のいずれかが送信することができる。

図２は、ＬＡＣマスクフィールド１２０をより詳細に示している。アンテナ／ビーム選択を考慮しない場合、ＬＡＣマスクフィールド１２０は、以下のもの、すなわち、ＲＴＳ（送信要求）１２１と、ＣＴＳ（送信許可）１２２と、ＴＲＱ（ＭＩＭＯトレーニング要求）１２３と、ＭＲＱ（ＭＣＳフィードバック要求）１２４と、ＭＦＢ（ＭＣＳフィードバック）１２５とを含む。３ビット１２６は予約されている。ＭＣＳフィードバックの場合、すなわち、ＭＦＢ＝１の場合には、ＭＣＳセットが、図１の「ＭＣＳフィードバック」フィールド１３０に示される。

ＨＴ制御フィールドは、高速リンクアダプテーショントレーニングプロセスを制御するＬＡＣフィールドと、他のＨＴ制御機能に専用化することができる他の２つの未使用フィールドとを含む。アンテナ／ビーム選択を考えない場合、ＨＴ制御フィールドのＬＡＣフィールドは、ＭＲＱ、ＭＲＳ（ＭＲＱシーケンス番号）、ＭＦＳ（ＭＦＢシーケンス番号）、及び、上記ＬＡＣフレームのＭＣＳフィードバックフィールドとして機能する７ビットを有するＭＦＢを含む。このＨＴ制御フィールドは、ＭＡＣヘッダを加えることによって、単一のＨＴ制御フレームも形成できることに留意されたい。これについては、図１のアイテム１１０を参照されたい。ＨＴ制御フィールドは、ＩＥＥＥ８０２．１１−２００５１０２０の「Link Adaptation Draft Text Alternative 2 r2」に詳細に説明されている。この文献は、参照により本明細書に援用される。

［ＩＥＥＥ８０２．１１ｎＷＬＡＮの閉ループＭＩＭＯトレーニング方法］
ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ標準規格は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤのサービスアクセスポイント（ＳＡＰ）において毎秒１００メガビット（Ｍｂｐｓ）のスループットを必要とする。ＷＬＡＮ環境のチャネルプロパティに基づいて、スループットの増加には、送信ビームフォーミング（ＴＸＢＦ）、ＭＣＳアダプテーション、及びアンテナ／ビーム選択を含めて、閉ループ方式が好ましい。

各ＰＨＹレイヤパケットは、プリアンブル及びデータの２つの部分によって構成される。ＰＨＹパケットプリアンブルは、受信機におけるチャネル推定のためのトレーニング情報を含む。通常、従来のＰＨＹレイヤパケットでは、トレーニングフィールドに示されるアンテナ又は空間的ストリームの個数は、ＭＩＭＯチャネルによって提供される最大数よりも少なくすることができる。サウンディングパケットは特定のＰＨＹレイヤパケットであり、（どれだけ多くのデータストリームがそのデータ部分を送信するのに使用されているかに関わらず）ＭＩＭＯチャネルの利用可能なすべてのデータストリームのトレーニング情報を含む。システムでサウンディングパケットの概念が適用されないとき、ＰＨＹレイヤトレーニングパケットのカテゴリーとして代替的なものは、ＭＩＭＯチャネルの利用可能なすべてのデータストリームを利用するＭＣＳセットを実施するものであり、その結果、プリアンブルだけがＭＩＭＯチャネルの全トレーニング情報を含むのではなく、データ部分もまた、利用可能なすべてのデータストリームを使用して送信される。

［ＭＣＳトレーニングプロセス］
図３は、ＭＣＳアダプテーションのためのＬＡＣフレームに基づく従来のＭＩＭＯトレーニングプロセスを示している。ただし、ＨＴ制御フィールドも用い得ることが理解されるべきである。イニシエータ（送信）局ＳＴＡＡ３０１は、ＭＲＱ＝１を有するＬＡＣフレーム３１０（または、ＭＲＱ＝１であり、ＭＲＳは対応するシーケンス番号に等しいＨＴ制御フィールドを含むフレーム）をレシピエント（受信）局ＳＴＡＢ３０２へ送信する。また、イニシエータは、サウンディングパケットを信号で伝えるように自身のＰＨＹレイヤに要求する。レシピエント３０２は、ＭＲＱ及びサウンディングパケットの受信に応答して、ＭＩＭＯチャネルを推定し、現在のチャネルに適切なＭＣＳセットを決定する。その後、レシピエントは、１に設定されたＭＦＢを有するＬＡＣフレーム３２０をイニシエータへ返答する。ＭＣＳフィードバックフィールド１３０は、選択されたＭＣＳセットを含む。または、レシピエントは、現在応答中の受信フレームのＭＲＳに等しいＭＦＳと、選択されたＭＣＳセットを含むＭＦＢとを有するＨＴ制御フィールドを含むフレームをイニシエータへ返答する。

レシピエント３０２は、完全なＭＩＭＯチャネル知識を有する時はいつでも、一致するＭＲＱ要素なしで、ＭＣＳを決定し、ＭＦＢをＭＣＳフィードバックで直接送信することにより、ＭＣＳトレーニングプロセスを開始することもできる。これは、非請求アダプテーション（unsolicited adaptation）と呼ばれる。

［ＴＸＢＦトレーニングプロセス］
図４は、従来のＬＡＣフレームに基づく送信ビームフォーミング（ＴＸＢＦ）トレーニングプロセスを示している。なお、ここでも、対応するＴＸＢＦトレーニング機能が上述のように予約されたフィールドで定義されていれば、ＨＴ制御フィールドを用いてもよいということが理解されるべきである。イニシエータ３０１は、１に設定されたＴＲＱを有するＬＡＣフレーム４１０をレシピエント３０２へ送出する。ＴＲＱの受信に応答して、レシピエントは、サウンディングパケット４２０をイニシエータへ返信する。イニシエータは、サウンディングパケットを受信すると、ＭＩＭＯチャネルを推定し、自身のビームフォーミングステアリング行列を更新する。これまで、レシピエントが開始するＴＸＢＦトレーニングは定義されていない。

アンテナ選択では、いくつの従来技術のトレーニング方法は、選択されるすべてのアンテナのトレーニング情報を含む単一のＰＨＹレイヤトレーニングフレーム（たとえば、サウンディングパケット）を使用し、異なるアンテナサブセットは、その後、この単一のトレーニングフレーム用にＲＦチェーンに接続される。これは、既存のトレーニングフレーム設計にオーバーヘッドを導入する。

別のトレーニング方法では、送信局及び受信局の双方がチャネル推定及びアンテナ選択を行えるように、トレーニングフレームの長いシーケンスが、受信局から送信局へ送信され、これに応答して、送信局は、トレーニングフレームの短いシーケンスを送信する。これについては、２００５年５月１１日にAndreas Molisch、Jianxuan Du、及びDaqing Guによって出願された「Training Frames for MIMO Stations」という発明の名称の米国特許出願第１１／１２７００６号明細書を参照されたい。この米国特許出願は、参照により本明細書に援用される。

［発明の概要］
本発明は、ＭＩＭＯワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）においてアンテナ／ビームを選択するためのトレーニング方法を提供する。本方法は、ＭＡＣレイヤで動作する。従来技術のアンテナ／ビーム選択トレーニング方法と比較して、本発明による方法は、ＰＨＹレイヤの変更を必要としない。

本トレーニング方法は、「サウンディングパケット」として指定された複数のトレーニングフレームを高速で送信する。チャネル全体の特性をサウンディングパケットの受信機が推定できるように、各サウンディングパケットは、従来のＰＨＹレイヤ設計に準拠し、且つ、利用可能なすべてのアンテナの異なるサブセットごとにある。サウンディングパケットを受信した受信機は、送信アンテナ又は受信アンテナを選択することができる。このトレーニング方法は、全体がＭＡＣレイヤで動作する。

トレーニングとデータの転送とは同時に行われるので、サウンディングパケットは、アンテナ／ビームを選択するためにＭＩＭＯチャネルをトレーニングすることに加えて、本方法を極めて効率的にするデータも含むことができる。本方法は、ＭＡＣレイヤで動作するので、ＭＡＣレイヤ及びＰＨＹレイヤの双方で動作する従来の方法よりもオーバーヘッドが少ない。

サウンディング及びパケットは、連続的であってもよく、交互であってもよい。

さらなる利点として、本方法は、受信機によって開始される送信ビームフォーミングトレーニングプロセス等の、一般的な閉ループＭＩＭＯシステムに拡張することができる。また、本アンテナ／ビーム選択トレーニング方法は、送信ビームフォーミングと組み合わせて、さらなる性能改善を達成することができる。

［好ましい実施形態の詳細な説明］
図５Ａは、本発明の一実施形態による多入力多出力（ＭＩＭＯ）ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）１００を示している。このネットワークは、第１の局（ＳＴＡＡ）５１０及び第２の局（ＳＴＡＢ）５２０を含む。いずれの局も受信モード又は送信モードで動作することができる。一般に、データを送信する局は送信局と呼ばれ、データを受信する局は受信局と呼ばれる。

「セット」は、１つ又は２つ以上の要素を含むものとして定義され、「サブセット」の要素の個数は、対応するセットの要素の個数以下である。

各局は、スイッチ５３０によってアンテナ５０３のセットに接続される、受信（Ｒｘ）ＲＦチェーン５０１のセット及び送信（Ｔｘ）ＲＦチェーン５０２のセットを含む。一般に、アンテナの個数は、ＲＦチェーンの個数よりも多い。したがって、本明細書で説明するようなトレーニングフェーズの期間中、本発明の一実施形態による方法５４０によって、アンテナのサブセットが、利用可能な全アンテナのセットから選択される。この選択方法は、送信機又は受信機のいずれによっても開始することができ、この選択は、送信機又は受信機のいずれにおいても行うことができる。

図５Ｂに示すように、アンテナは、連続して送信された複数のサウンディングパケット５６１を局で受信する（５６２）ことによって選択される（５４０）。本明細書において、所定数のパケットを「連続して」送信する又は受信するとは、パケットが、それらの間に介在する他のパケットなしで、いずれかの方向に「次々に」送信されることを意味するものと定義される。また、パケットの個数は、サウンディングパケットが送信される前に双方の局に知られている。好ましくは、サウンディングパケットは、比較的短い遅延で送信される。サウンディングに要する時間をさらに削減するために、サウンディングパケットのサイズを最小化することができる。たとえば、サウンディングパケットをプリアンブルおよびヘッダに限定し、他のデータを除外してもよい。

チャネル行列５６４は、サウンディングパケットから推定され（５６３）、アンテナのサブセット５６６は、チャネル行列に従って選択される（５６５）。

本方法は、レシピエント局（たとえばＳＴＡＢ５２０）によって開始される閉ループＭＩＭＯトレーニングに使用することもできる。オーバーヘッドを最小にするために、トレーニングプロセスは全体がメディアアクセス（ＭＡＣ）レイヤで動作し、物理（ＰＨＹ）レイヤに対してトランスペアレントである。

［アンテナ／ビーム選択を伴うＭＩＭＯシステムのシステムモデル］
ＭＩＭＯＷＬＡＮ１００では、送信機、すなわちイニシエータ局Ａは、Ｎ_A個のアンテナからなるセットを有し、受信、すなわちレシピエント局Ｂは、Ｎ_B個のアンテナからなるセットを有する。フラットフェージングチャネル５５０における送信信号と受信信号との関係は、

として表すことができる。ここで、ｒ_Bは、Ｎ_{B_SS}×１の受信信号ベクトルであり、ｓ_Aは、Ｎ_{A_SS}×１の送信信号ベクトルであり、Ｈ_A→Bは、Ｎ_B×Ｎ_Aのチャネル行列である。雑音ベクトルｎは、分散Ｎ₀を有する独立同一分布（ｉ．ｉ．ｄ．）ゼロ平均円形複素ガウス確率変数であるＮ_B×１のエントリーを有する。Ｆ_Aは、Ｎ_A×Ｎ_{A_SS}の送信アンテナ／ビーム選択行列であり、Ｆ_Bは、Ｎ_B×Ｎ_{B_SS}の受信アンテナ／ビーム選択行列である。選択に使用されるこれらの行列は、純粋にアンテナを選択するための単位行列の部分行列である。ビームフォーミングの場合、これらの行列は、ユニタリ行列の直交変換された列を含む。アンテナ／ビーム選択後の等価なチャネル行列は、Ｎ_{B_SS}×Ｎ_{A_SS}行列

である。この行列は、チャネル行列Ｈ_A→Bの部分行列、又は、ビーム選択用の変換されたチャネル行列の部分行列である。上付き文字「Ｈ」は、共役転置を意味し、この共役転置は、ここでは、受信機による選択に使用される。

Ｆ_A／Ｆ_Bを求めることは、通常、チャネル５５０の容量及び信号対雑音比（ＳＮＲ）を最適化するために行われる。ここで、一方の側のアンテナ／ビーム選択のみを考える。すなわち、Ｆ_A及びＦ_Bのうちの少なくとも一方は単位行列に等しく、対応するＲＦチェーンの個数はアンテナの個数に等しい。

アンテナ選択は、送信ＲＦチェーン５０２の出力信号を選択された送信アンテナに切り換えることによって、又は、選択された受信アンテナの入力信号を受信ＲＦチェーン５０１に切り換えることによって行われる。ビーム選択について、選択５４０は、選択行列のすべての要素の大きさが０又は１のいずれかである場合に、位相シフタ、スイッチ、及び線形結合器を使用してＲＦドメインで実施することができる。これについては、Sudarshan, P.、Mehta, N.B.、Molisch, A. F.、Zhang, J.著「Spatial Multiplexing and Channel Statistics-Based RF Pre-Processing for Antenna Selection」（Globecom, November 2004）を参照されたい。この文献は、参照により本明細書に援用される。

いずれの場合でも、送信信号／受信信号の変調／復調を行うのに必要とされるＲＦチェーンの個数は、利用可能な送信アンテナ／受信アンテナの総数よりも少ない。したがって、システムのコストは削減される。初期アソシエーションフェーズの期間中、局は、ＲＦチェーンの個数、アンテナ素子の個数、及びアンテナ／ビーム選択のタイプについての情報を交換する。詳細には、フィードバックパケットに含まれる情報のタイプ（たとえば、その情報のタイプが、使用されるアンテナのインデックスであるか、及び／又は、全（瞬時）チャネル状態情報（ＣＳＩ）であるか、及び／又は、平均チャネル状態情報であるか）が、その時間中に送信され、又は代替的に、フィードバックパケットの一部として送信される。

［ＭＩＭＯアンテナ／ビーム選択のＭＡＣベースのトレーニング方式］
［ＬＡＣフレーム］
図５Ｃは、本発明の一実施形態によるリンクアダプテーション制御（ＬＡＣ）フレームの構造を示している。ＬＡＣマスクフィールド１２０の予約済ビット１２６の１つ、たとえばビット１２７は、アンテナ／ビーム選択指示子（ＡＳＩ）として機能する。ＡＳＩフィールド１２７が１に設定されている場合、フィールド１３０は、後述するように、アンテナ／ビーム選択／送信機ビームフォーミング制御(antenna/beam selection/transmitter beam forming control)（ＡＳＢＦＣ）６００用に使用され、そうでない場合、フィールド１３０は従来通り使用される。すなわち、フィールド１３０は、ＭＦＢ＝１の場合にのみＭＣＳフィードバックとして機能する。したがって、フィールド１３０をＡＳＢＦＣ６００用に使用するには、ＡＳＩ及びＭＦＢの双方を１に設定することはできない。代替的に、新たな１バイトのＡＳＢＦＣフィールドをＬＡＣフレームに含めてもよく、こうすることで同時ＡＳＩ・ＭＦＢの制限を排除することができる。

図６は、フィールド６００の構造を示している。フィールド６００は、コマンドフィールド６１０及びデータフィールド６２０を含む。コマンドフィールド６１０は、ＡＳＢＦＣ用に使用されるとき、表Ａに従って定義される。

これらの５つのコマンドを、以下においてより詳細に説明する。データフィールド６２０はトレーニング情報のデータを運び、たとえば、アンテナ／ビーム選択トレーニングに使用されるサウンディングパケットの個数を運ぶ。

したがって、本明細書で説明するようなアンテナ／ビーム選択及びトレーニングを行うには、ＬＡＣフレームのＬＡＣマスクフィールドのわずかな変更しか必要とされず、フィールド１３０は、ＭＦＢが必要でない時はいつでも再利用することができる。

［ＨＴ制御フィールド］
図１２に示すように、ＨＴ制御フィールド１２００は、高速リンクアダプテーショントレーニングプロセスを制御する、この発明の一実施形態によるＬＡＣフィールド１２０１と、他のＨＴ制御機能に専用化することができる他の２つの未使用フィールド１２０２及び１２０３とを含む。ＬＡＣフィールド１２０１は、さらに詳細にも示されている。アンテナ／ビーム選択を考えない場合、ＬＡＣフィールドは、ＭＲＱ１２２０、ＭＲＳ１２３０、すなわちＭＲＱシーケンス番号、ＭＦＳ１２４０、すなわちＭＦＢシーケンス番号、及び、上記ＬＡＣフレームのＭＣＳフィードバックフィールドとして機能する７ビットを有するＭＦＢ１２５０を含む。ＨＴ制御フィールドが、ＭＡＣヘッダを追加することによって、単一のＨＴ制御フレームとなることができることに留意されたい。

従来技術のＨＴ制御フィールドは、ＭＲＳに「１１１」のビット組み合わせを定義していない。本発明では、ビット組み合わせ１１１を使用して、ＭＦＢフィールドを予約（reserve）する。すなわち、ＭＲＳの「１１１」は、ＬＡＣフレームにおいてＡＳＩとして機能する。

或いは、本発明では、ＬＡＣフィールドにおいて、又はＨＴ制御フィールドの予約された部分のうちの１つにおいて、予約されたビットの１つをＡＳＩとして使用することにより、ＭＦＢフィールドをＡＳＢＦＣとして使用する。ＭＦＢ／ＡＳＢＦＣの構造は、ＡＳＢＦＣに使用されるとき、データフィールドの長さが（４ビットから３ビットに）削減することを除いて、図６のものと同様である。代替的な一方法は、データフィールドが４ビットを維持するように、コマンドフィールドを３ビットに削減することである。この場合、表Ａの５〜７の値は、予約されたコマンドとして機能する。代替的な一解決法は、ＨＴ制御フィールドに新しいＡＳＢＦＣフィールド１２６０を追加すること、又は、未使用バイトのうちの１つをＡＳＢＦＣフィールドとして使用することである。

［送信アンテナ／ビーム選択トレーニング方法］
送信アンテナ／ビーム選択は、送信機５１０又は受信機５２０のいずれかによって開始することができる。受信機は通信プロセスの期間中常にチャネルを監視しているので、受信機がチャネル品質に許容できない変化を測定した時はいつでも、トレーニングプロセスの開始及びアンテナサブセット又はビームステアリングの更新を行うように受信機が送信機に要求することが、一般により効率的である。

トレーニングプロセスは、複数の連続するサウンディングパケットを受信機へ高速で送信する。パケットのそれぞれは、利用可能なすべてのアンテナ中、アンテナの異なるサブセットについてのものである。したがって、受信機は、完全複雑度チャネル行列（full complexity channel matrix）を「知る」、すなわち推定することができ、そのチャネル行列からアンテナのサブセット又はビームステアリングを選択することができる。ＷＬＡＮチャネル５５０のゆっくりと変化する性質により、完全チャネル行列(full channel matrix)は、サウンディングパケットを送信している間は実質的に不変であると仮定することができる。

パケット間の時間間隔は、推定される完全チャネル行列に或る歪みを導入する。したがって、連続するサウンディングパケット間の間隔は、比較的短くすべきであり、本発明のトレーニング方式は、この要件に基づいて設計される。

受信機は、アンテナ／ビーム選択を行い、選択されたアンテナサブセット又はビームステアリングの行列をフィードバックする。これは、本明細書で説明するように、明示的なフィードバックを有するＴＸＢＦが送信アンテナ／ビーム選択と共に実施される場合には異なる。

図７は、本発明の一実施形態による、ＬＡＣフレームを用いたトレーニング方法の詳細を示している。以下の図では、破線は、任意選択の転送を示す。任意選択の転送７００では、受信機（ＳＴＡＢ）５２０は、チャネル品質を監視し、ＡＳＩ＝１及びコマンドＴＸＡＳＩ＿ＲＸを有するＬＡＣフレームを送信することによって、送信機（ＳＴＡＡ）５１０に、アンテナ／ビーム選択トレーニングプロセスを開始するように要求する。

（ＴＸＡＳＩ＿ＲＸを受信しようとしまいと）送信機は、自身のＭＣＳ選択を、信頼できるもの、たとえばデフォルトのＭＣＳに設定し、次いで、ＡＳＩ＝１及びコマンドＴＸＡＳＩを有するＬＡＣフレームを送信する（７０１）。このフィールドのデータ部は、ＬＡＣマスクフィールド１２０にＲＴＳ＝１を有する場合に、トレーニング用に送信される連続するサウンディングパケットの個数を示す。

受信機は、このＬＡＣフレームを受信すると、ＣＴＳ＝１を有するＬＡＣフレームを送信する（７０２）。これは、受信機がサウンディングパケットを受信する準備ができていることを示す。また、サウンディングパケットがこのシステムで適用されない時はいつでも、このＬＡＣフレームにおいて、受信機は、ＭＦＢ＝１を設定するように選択し、ある提案されたＭＣＳセットを示すことができる。この提案されたＭＣＳセットは、そのＭＩＭＯチャネルですべての利用可能なデータストリームを利用し、ストリームのそれぞれにおいて、最も信頼できる変調及び符号化のセットを展開する。

送信機は、ＣＴＳ＝１を有するＬＡＣフレームを受信すると、サウンディングパケットごとに異なるアンテナのサブセットに切り換えながら、連続するサウンディングパケットを送信する（７０３）。「太い」線は、パケットが、いずれかの方向において、時間的に直接隣り合って、他のパケットなしで送信されることを示していることに留意されたい。さらに、上述したように、サウンディングパケットの個数（たとえば図示するように３つ）はあらかじめ定められており、パケットが送信される前に双方の局に知られている。サウンディングパケットがシステムで適用されないとき、送信機は、これと同じ個数の連続するＰＨＹレイヤトレーニングフレームについてＭＣＳセットを実施する。このＭＣＳセットは、ＭＩＭＯチャネルの利用可能なすべてのデータストリームを利用し、データストリームのそれぞれにおいて、最も信頼できる変調及び符号化のセットを展開する。したがって、サウンディングパケットの場合と同様に、ＭＩＭＯチャネルの利用可能なすべてのストリームのトレーニング情報が、これらのＰＨＹレイヤトレーニングフレームのそれぞれによってカバーされる。このＭＣＳセットは、送信機によって直接適用することもできるし、受信機によって提案され、直前に受信されたＬＡＣフレーム（もしあれば）に示されたものに基づいて適用することもできる。すべてのトレーニングフレームを連続して送出した後、送信機は、次に、ＬＡＣフレームを送信するために前のＭＣＳセットに再び切り換えるべきである。サウンディングパケットを適用しないプロセスは図７に示されておらず、以下の本文では、説明を簡単にするために、用語「サウンディングパケット」はいずれの場合を表すのにも使用されることに留意されたい。

受信機は、受信したサウンディングパケットから完全チャネル行列を推定し、それに従ってアンテナ／ビーム選択を行う。選択されたアンテナの結果に基づいて、適切なＭＣＳセットが決定される。

アンテナ選択の後、受信機は、ＲＴＳ＝１、ＡＳＩ＝１、及びフィールドＡＳＢＦＣ６００のコマンドＡＳＦＢを有するＬＡＣフレームを送信する（７０４）。

最後のサウンディングパケットの送信に使用されたアンテナサブセットを使用して、送信機は、アンテナ／ビーム選択フィードバックを受信する準備ができた時に、ＣＴＳ＝１を有するＬＡＣフレームを送信する（７０５）。

受信機は、選択結果を含むパケットを返信する（７０６）。

受信機は、ＭＦＢ＝１を有するＬＡＣフレームを返信し（７０７）、ＡＳＢＦＣフィールド６００は、選択されたＭＣＳセットの番号を含む。

送信機は、それに応じて、自身の選択されたアンテナサブセット又はビームステアリングを更新し、新しいＭＣＳセットを適用する。

送信機は、所定の時間後にＡＳＦＢを受信しない場合、直前の選択又はデフォルト設定に戻り、新しいＭＣＳトレーニングサイクルを開始するために、ＭＲＱ＝１を有するＬＡＣフレームを送信する（７０８）。

ＷＬＡＮＰＨＹレイヤの設計に基づいて、ＰＨＹレイヤパケットのシグナリング及びトレーニングプリアンブルは、ＭＣＳセットが適用される通常のデータフィールドよりもはるかに良好に保護される。したがって、たとえ選択トレーニングの１つのサウンディングパケットがエラーを伴って検出されても、そのプリアンブルは、依然として正確に復号することができる。したがって、アンテナ選択トレーニングは影響を受けない。

データパケットを送信するために、送信機は、次のデータパケットを送信する前に、ＭＡＣレイヤで定義された短いＡＣＫパケットを待つ。そうでない場合、タイムアウトすると、送信機は、直前のデータパケットを再送する。送信機は、アンテナ／ビーム選択トレーニングのデータを有するサウンディングパケットを送信している間、たとえ、各サウンディングパケットの送信に応答したＡＣＫを受信できなくても、連続するサウンディングパケットのそれぞれについて異なるアンテナサブセットに切り換える。

サウンディングパケットの「喪失した」データの再送によって、サウンディングパケットの個数が増加することはない。喪失したデータは、そのパケットがサウンディングパケットであるのか従来のパケットであるのかにかかわらず、次の利用可能なパケットで再送される。換言すれば、アンテナ／ビーム選択トレーニングプロセスは、サウンディングパケットを使用してデータを送信するプロセスと並列である。これらの２つのプロセスは、互いに独立している。代替的な一実施態様では、データは、同一のアンテナセットから再送されるが、場合によっては異なるＭＣＳを有することが必要とされ得る。

サウンディングパケットがエラーを伴って受信されたが、プリアンブルは正しく受信された場合、受信機はやはり、アンテナ／ビーム選択用の対応するチャネル行列をバッファリングする。しかしながら、エラーを伴って受信されたサウンディングパケットに対してＡＣＫは返答されない。

あるサウンディングパケット（そのプリアンブルを含む）がエラーを伴って検出されるか又は完全に喪失した場合、受信機は、このアンテナ／ビーム選択トレーニングプロセスが失敗したことを知り、選択プロセスを終了する。所定の時間間隔の後、送信機が、受信機からＡＳＢＦコマンドを受信しない場合、送信機は、直前に選択された又はデフォルトのアンテナサブセット又はビームステアリングに再び切り換わり、そして、送信機は、ＭＣＳ設定を再び新しくするために、ＭＲＱ＝１を有するＬＡＣフレームを送信する。

トレーニングプロセスの効率性及び信頼性を改善するために、連続するサウンディングパケット間の時間間隔は、比較的短くあるべきである。したがって、サウンディングパケットで送信されるデータの量は、比較的少なくあるべきである。データパケットの長さの決定は、ＭＡＣレイヤの機能を越えている。しかしながら、送信されるデータの長さを決定する機能ブロックは、サウンディングパケットの必要とされるオーバーヘッド、及び異なるチャネルのＭＣＳ方式も考慮に入れる。その結果、正味の全スループットが最適化される。

サウンディングパケットがデータを含んでいない場合（これは代替的な任意選択形態である）、チャネル推定は最も正確であり、トレーニングプロセス全体に必要とされる時間は削減される。したがって、効率性と性能との間にはトレードオフの問題が存在する。

サウンディングパケットが許可されておらず、実施されたＭＣＳセットによる代替的なＰＨＹトレーニングフレーム（パケット）が（上述したように）トレーニング用に適用される場合において、送信機のＲＦチェーンの個数が、ＭＩＭＯチャネルによって提供されるデータストリームの最大数、すなわちチャネルランクよりも多いときに、データがＰＨＹレイヤトレーニングパケットで送信される場合には、各データストリームは、チャネルランクに等しい個数を有する独立したトレーニングシーケンスを含むべきである。トレーニングパケットがデータを含まない場合には、この個数は、送信機のＲＦチェーンの個数と等しくなるべきであり、その結果、トレーニングパケットの必要な個数は、それに応じて削減される。これは、トレーニングパケットにデータを含まないことの別の潜在的な利点である。

送信機は、異なるサウンディングパケットのサブセットにおけるアンテナの順序付けを知っており、受信機は、到着したサウンディングパケットの順序によりアンテナインデックスに単純に番号を付ける。したがって、送信機は、アンテナ選択フィードバックを変換することができ、対応するアンテナサブセットを選択することができる（５４０）。

選択フィードバックパケットのフォーマット及びキューイングは、異なるアンテナ／ビーム選択プロセスに基づいて変化する可能性がある。一例は、Ｎ_A個のアンテナからＮ_{A_SS}個のアンテナ／ビームを選択するときに、１つのＮ_A×Ｎ_{A_SS}行列Ｆ_Aがフィードバックされるということである。純粋なアンテナ選択の場合、Ｎ_A×Ｎ_A単位行列のＮ_{A_SS}個の列の並べ替えであるＦ_Aは、０及び１のみを含む。一方、ＲＦビームステアリングの場合、Ｆ_Aは、位相シフト係数を含む。

ＬＡＣマスクフィールド１２０のＡＳＩ１２７のビット及びＭＦＢ１２５のビットは、同時に１に設定することができない。（図７のＳＴＡＡからＳＴＡＢへの）順方向リンク上では、トレーニングプロセスは新しい選択結果が設定される前にはＭＣＳ更新を必要としないので、制約条件ＭＦＢ＝０が適用される場合には影響はない。逆方向リンク上では、ＭＣＳフィードバックは、ＡＳＩ＝０である時はいつでも、ＭＣＳフィードバックは、ＳＴＡＡからＳＴＡＢにしか送信することができないので、ＭＦＢがアンテナ／ビーム選択トレーニングプロセスによって遅延される可能性がある。他方、ＳＴＡＡにおける更新されたアンテナサブセット又はＲＦステアリングが逆方向リンク上にも適用される場合、トレーニングプロセス全体を終了する前に逆方向リンク上でＭＣＳ更新を行う必要はない。一般的に言えば、ＡＳＩとＭＦＢとの間のこの衝突問題は、システムに影響を与えるものではない。

ＨＴ制御フィールドを用いたトレーニングに対する拡張は簡単である。図７において、「ＬＡＣ」を「ＨＴ制御フィールド」に置き換えるべきであり、また、ＭＦＢフィールドの再使用を示すためにＡＳＩが用いられる場合には、「ＡＳＩ＝１」を「ＭＲＳ＝１１１」または「ＡＳＩ＝１」に置き換えるべきである。

［受信アンテナ／ビーム選択トレーニングプロセス］
図８は、受信機によって開始される、ＬＡＣフレームを用いた受信アンテナ／ビーム選択トレーニングプロセスを示している。受信機は、送信機から複数のサウンディングパケットを受信し、異なるサウンディングパケットを受信すると、自身のＲＦチェーンを異なるアンテナサブセットに切り換える。これによって、受信機は、チャネル行列全体を推定することが可能になり、アンテナ／ビーム選択を行うことが可能になる。

受信機５２０は、ＡＳＩ＝１、コマンドＲＸＡＳＩを有するＬＡＣフレーム８０１を送信し、ＡＳＢＦＣフィールドのデータ部は、必要とされるサウンディングパケットの個数を含む。

送信選択トレーニングと同様に、ＬＡＣフレーム及びサウンディングパケットのデータ（もしあれば）を一致しないＭＣＳセットから保護するために、送信機は、ＲＸＡＳＩコマンドを受信すると、ＭＣＳをリセットする。同様に、サウンディングパケットを適用することができない場合、送信機は、連続するＰＨＹレイヤトレーニングフレームのＭＣＳセットを実施する。このＭＣＳセットは、ＭＩＭＯチャネルのすべての利用可能なデータストリームを利用し、同時に、各データストリームでは、最も信頼できる変調及び符号化のセットを展開する。このプロセスは図８には示されておらず、用語「サウンディングパケット」は、いずれの場合を表すのにも使用される。

送信機５１０は、最初のＲＸＡＳＩコマンドを受信すると、ＲＴＳ＝１を有するＬＡＣフレーム８０２を送信し、受信機は、ＣＴＳ＝１を有するＬＡＣフレーム８０３で応答し、そして、送信機は、サウンディングパケット８０４を送信する。

受信機において、サウンディングパケットのプリアンブルが正しく検出されると、たとえデータが正しく検出されなくても、受信機はチャネルの推定を続行し、アンテナ／ビーム選択を続行する。ただし、データフィールドが正しく検出されない場合には、ＡＣＫは返信されない。

サウンディングパケット（そのプリアンブルを含む）が喪失した場合、受信機は、直前のアンテナサブセット又はステアリング設定に再び切り換わり、対応するＭＣＳの決定を行う。

いずれかのサウンディングパケットで喪失したデータは、後のパケットで再送される。

次に、受信機は、ＭＦＢ＝１及び選択を示すＭＣＳフィードバックを有するＬＡＣフレーム８０５を送信する。

送信機は、最初のＲＸＡＳＩコマンドを受信すると、クロックを始動し、タイムアウトしきい値後にＭＣＳフィードバック８０５が受信されていない場合に（これは、現在のトレーニングプロセスがおそらく失敗したことを意味する）、送信機は、ＭＣＳ設定を再び新しくするためにＭＲＱを送信する。

サウンディングパケットのデータ長（又はデータ無し）、独立したトレーニングシーケンスの個数、及びＭＦＢとＡＳＩとの衝突等の他の関連事項は、送信機アンテナ／ビーム選択の場合と同様に対処することができる。

［受信機によって開始される送信ビームフォーミング］
上述したように、従来技術では、送信機しかＴＸＢＦトレーニングを開始することができない。受信機は、ステアリングされたチャネルの品質（たとえば、固有ビームフォーミング方式におけるＭＩＭＯチャネル行列におけるステアリングされた列ベクトル間の直交性）を常に監視できるので、受信機が許容できないステアリングを検出した時には、いつでも受信機がＴＸＢＦトレーニングを開始することがより効率的である。

本明細書で説明するような方法は、コマンドＴＸＢＦＩ＿ＲＸを使用することによって、受信機によって開始されるトレーニングを行うことができる。

図９は、受信機によって開始される、ＬＡＣフレームを用いたＴＸＢＦトレーニングプロセスを示している。このトレーニングプロセスは、ＲＴＳ／ＣＴＳ交換が完了しているものと仮定する。

受信機は、ＡＳＩ＝１及びコマンドＴＸＢＦＩ＿ＲＸを有するＬＡＣフレーム９０１を送信する。送信機は、ＴＲＱ＝１を有するＬＡＣフレーム９０２で応答するか、又は、図４の従来の方式のようにＴＲＱを直接送信する。受信機は、１つのサウンディングパケット９０３を送信する。送信機は、チャネルを推定し、ステアリング行列を更新し、そして、最後に、ＭＲＱ＝１を有するＬＡＣフレーム９０４で応答して、新しいＭＣＳトレーニングサイクルを開始する。

［アンテナ／ビーム選択とＴＸＢＦとの組み合わせ］
上述したように、送信ビームフォーミング（ＴＸＢＦ）は、システムのスループット及び信頼性を増加させるもう１つの有効な閉ループＭＩＭＯ方式である。したがって、アンテナ／ビーム選択をＴＸＢＦと組み合わせることが望ましい。アンテナ／ビーム選択トレーニングプロセスは、通例は１つの行列である選択結果の明示的なフィードバックを必要とする一方、ＴＸＢＦは、明示的フィードバック又は暗黙的なフィードバックのいずれかを必要とすることに留意されたい。この明示的フィードバックは、高スループットのＷＬＡＮで適用されるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭシステムのすべてのサブキャリアのチャネル行列のフィードバックである。暗黙的なフィードバックでは、順方向リンクのチャネル及び逆方向リンクのチャネルが相互的（reciprocal）であると仮定して、送信機は、当該送信機が逆方向リンクから推定するものに基づいて、自身のビームフォーミングステアリング行列を更新することができる。次に、アンテナ／ビーム選択と組み合わせるときに対処される必要がある相互性（reciprocity）の仮定を実施するために、較正プロセス（通常はアソシエーションの際にのみ行われる）が必要とされる。明示的なフィードバックがＴＸＢＦトレーニングに使用されるとき、アンテナ／ビーム選択をＴＸＢＦと組み合わせることが可能である。さらに、チャネル行列全体を受信機から送信機へフィードバックすることができるので、個別にＴＸＢＦをトレーニングする必要はない。送信アンテナ／ビーム選択については、送信機が、（図７のように受信機における選択ではなく）自身の選択、ビームフォーミング行列、及び対応するＭＣＳセットを、すべてフィードバック値に基づいて計算することができる。受信機の選択については、選択は受信機において決定され適用される一方、ビームフォーミング行列は送信機で実行される。

代替的な一実施態様として、アンテナ選択とＴＸＢＦとを別個のオペレーションとして行うことも可能である。この場合、選択プロセスは前の節で説明したように行われる一方で、ＴＸＢＦは、場合によってはアンテナ選択と比較して異なる間隔で、（たとえば、ＴＧｎＳｙｎｃ草案仕様に説明されているように）暗黙的フィードバック方式を使用して行われる。

暗黙的なフィードバックがＴＸＢＦトレーニングに使用されるとき、送信機側の較正はＴＸＢＦトレーニングを行うのに十分なものであるので、受信機は、トレーニングプロセスを一切大幅に変更することなくアンテナ／ビーム選択を行うことも可能である。

次に、図８のトレーニングプロセスは、対応して、図１０に示すように変更される。受信機は、ＡＳＩ＝１及びコマンドＲＸＡＳＩを有するＬＡＣフレーム１００１を送信する。送信機は、デフォルトのＭＣＳを設定し、ステアリングされていないＭＩＭＯモード又は基本ＭＩＭＯモードに切り換わり、ＲＴＳ＝１を有するＬＡＣフレーム１００２で返答する。受信機は、ＣＴＳ＝１を有するＬＡＣフレーム１００３で応答する。これによって、送信機は、サウンディングパケット１００４を送信する。受信機は、チャネル推定及びアンテナ／ビーム選択を行い、ＡＳＩ＝１及びコマンドＴＸＢＦＩ＿ＲＸを有するＬＡＣフレーム１００５で応答する。これによって、ＴＸＢＦトレーニングプロセスが開始される。送信機は、ＴＸＢＦＩ＿ＲＸの受信時又は所定のタイムアウトしきい値の後に、ＴＲＱ＝１を有するＬＡＣフレーム１００６を送信してＴＸＢＦトレーニングを開始する。送信機は、ＴＸＢＦステアリング行列を更新した後、新しいＭＣＳトレーニングサイクルを開始するために、ＭＲＱ＝１を有するＬＡＣフレーム１００７を送信する。

受信機は、対応するＭＣＳを決定することなくアンテナを選択するだけであり、選択結果を更新した後、送信機は、ＴＸＢＦ及びＭＣＳのトレーニングプロセスをその後開始することに留意されたい。

最後に、ＴＸＢＦトレーニングに使用される暗黙的なフィードバックでは、選択が送信機で行われる場合、較正プロセス及びアンテナ／ビーム選択トレーニングプロセスの双方が、それに応じて変更される。

たとえば、較正について、送信機ＳＴＡＡに

の可能なアンテナサブセットがある。送信機は、ＲＦチェーンをアンテナの最初のサブセットに切り換え、較正プロセスを行う。次に、送信機は、ＲＦチェーンを次のアンテナサブセットに切り換え、較正を行う。このプロセスは、すべてのサブセットが較正されるまで繰り返される。送信機は、対応する較正補正行列

をその後の使用のために記憶する。

通常の送信モードの期間中、アンテナサブセットｌ∈［１，Ｎ_S］が送信に使用される場合、対応する較正行列Ｋ_lが、送信機ＲＦチェーンで適用される。アンテナ選択の期間中、アンテナサブセットが更新されるたびに、送信機は、新しい較正行列に切り換わる。

図１１は、対応するトレーニングプロセスを示している。受信機は、ＡＳＩ＝１及びコマンドＴＸＡＳＩ＿ＲＸを有するＬＡＣフレーム１１０１を送信する（このステップは、図７と同様に任意選択である）。送信機は、デフォルトのＭＣＳを設定し、ステアリングされていないＭＩＭＯモード又は基本ＭＩＭＯモードに切り換わり、ＡＳＩ＝１及びＡＳＢＦＣフィールドのデータ部のパケットの個数を有するＬＡＣフレーム１１０２で返答する。受信機は、ＣＴＳ＝１を有するＬＡＣフレーム１１０３で応答する。これによって、送信機は、複数のサウンディングパケット１１０４を送信する。受信機は、チャネル推定及びアンテナ／ビーム選択を行い、上述したように、ＲＴＳ＝１を有する、選択完了を示すＬＡＣフレーム１１０５で応答する。送信機は、最後のサウンディングパケットに対応するアンテナサブセットを維持し、ＣＴＳ＝１を有するＬＡＣフレーム１１０６で応答する。受信機は、選択結果１１０７をフィードバックする。これによって、送信機は、アンテナサブセット又はステアリングを更新し、対応する較正行列を適用する。次に、送信機は、ＴＸＢＦトレーニングを開始するために、ＴＲＱ＝１を有するＬＡＣフレーム１１０８を送信する。最後に、ＴＸＢＦビームステアリングを更新した後、送信機は、新しいＭＣＳトレーニングサイクルを開始するために、ＭＲＱ＝１を有するＬＡＣフレーム１１０９を送信する。

［変形形態］
上述した方法は、周波数にかかわらず、純粋なアンテナ選択及びビーム選択の双方を実施できるので、システムが、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎ標準規格に従ったＯＦＤＭシステムのように周波数選択性である場合にも適用することができる。ＲＦベースバンド処理は、性能利得が周波数選択性から独立しているので、利点を有する一方、純粋なアンテナ選択による利得は、周波数選択性によって平均化される傾向を有する。

本明細書で説明される実施形態は、ＬＡＣフレーム及びＨＴ制御フィールドを使用する。本発明は、送信機と受信機との間の高速通信を可能にする、ＭＡＣレイヤにおける同様に定義された任意のシグナリングフレームに使用することができる。この高速通信では、１ビット又はビット組み合わせが、アンテナ／ビーム選択トレーニングフレームを示すのに使用され、制御フレームの少なくとも７ビットの長さを有する任意の適したフィールドを、選択トレーニング情報の交換に使用することができる。このフィールドは、ＭＣＳフィードバックに使用されたものから再利用されるフィールドとすることもできるし、アンテナ／ビーム選択トレーニング用のみに専用化された、新しく定義されたフィールドとすることもできる。後者の場合、アンテナ／ビーム選択トレーニング及びＭＣＳフィードバックが同時に存在するという制約は必要とされない。

送信機及び受信機の双方がアンテナ／ビーム選択機能を有するとき、トレーニングプロセスは、双方の側で同時に選択を行うことと比較してわずかな性能劣化で、双方の側で交互に行うことができる。さらに別の代替形態は、トレーニングパケットの個数を増加させることであり、それによって、（すべてのトレーニングパケットにわたって取られる）空間的ストリームの総数がパケットの完全なトレーニングに十分であることを確実にするものである。さらに別の代替形態は、ダミーデータを送信すること、すなわち、有用な情報を運ばないが、データ送信中の送信信号が、受信機で知られているトレーニングフィールドの形を確実に有するようにする値を有するデータを送信することである。

［交互のサウンディングパケット及び返答パケット］
図１３は、ＨＴ制御フィールドによるシグナリング又は他のＭＡＣシグナリングを使用する送信アンテナ／ビーム選択トレーニングに関する、本発明の別の実施形態を示している。基本概念は、上述したように、送信機が複数のサウンディングパケット１３０１を送信し、それらの複数のサウンディングパケットのそれぞれが、ＭＡＣフレームにＨＴ制御フィールドを含むということである。
アンテナ選択についての情報は、サウンディングパケットのそれぞれで送信されるこれらのＨＴ制御フィールド（又は類似のもの）に含まれる。以下では、（多くの可能な）特定の実施態様のうちの１つを説明する。
アンテナのサブセットのそれぞれにつき１つのサウンディングパケットが送信される。サウンディングパケットのそれぞれにおいて、ＨＴ制御フィールド１２００の、ＭＲＳ／ＡＳＩ１２３０は１１１に設定され、ＭＦＢ／ＡＳＢＦＣフィールド１２５０のコマンド部分６１０はＴＸＡＳＩに設定され、ＭＦＢ／ＡＳＢＦＣフィールド１２５０のデータ部分６２０は、送信されるべきサウンディングパケットの残りの個数を示すのに使用される。或いは、制御フィールドは、或るサウンディングパケットが、アンテナ選択を目的としたサウンディングパケットシーケンスの最初（最後）であることを単に示すこともできる。
受信機は、各サウンディングパケットが受信されるたびに、ＣＳＩを含むパケット１３０２を、それぞれ対応するサウンディングパケット１３０１に対してフィードバックする。換言すれば、サウンディングパケットとフィードバックとが、アンテナのサブセットのそれぞれについて交互に現れる。
これに代えて又はこれに加えて、受信機は、アンテナのどのサブセットがその後使用されるべきかの情報をフィードバックすることもできる。このフィードバックは、最後のサウンディングパケットが受信された後に行われる。
図１４に示すように、受信機は、すべてのサウンディングパケットが受信された後に、サウンディングパケット１４０１のそれぞれに返答する（１４０２）ことを選択することもできる。
フィードバック構造に関して、明示的な部分的ＣＳＩと、明示的なフルサイズＣＳＩと、アンテナ選択結果とがすべて適用可能である場合、選択を区別するために追加のシグナリングを必要としてもよい。１つの可能な解決法は、ＭＦＢ／ＡＳＢＦＣフィールド１２５０のコマンド部分６１０の予約されたコマンドを利用することである。別の方法は、コマンド部分６１０がＡＳＦＢに設定されているとき、ＭＦＢ／ＡＳＢＦＣフィールド１２５０のデータ部分６２０を使用するものであり、その結果、データ部分６１０は、サウンディングパケットの個数を示すのに使用されなくなる。また、すでに他の目的に定義されたフィードバック構造を使用することもできる。
同様に、図７、図１３、及び図１４に示すような異なるトレーニングプロトコルが同時に存在する場合、それらのプロトコルを区別するために、拡張されたコマンド部分６１０を必要としてもよい。予約されたコマンドが多数あることによって、上記拡張の可能性が保証される。

本発明を好ましい実施形態の例として説明してきたが、本発明の精神及び範囲内において他のさまざまな適合及び変更を行えることが理解されるべきである。したがって、本発明の真の精神及び範囲内に入るこのようなすべての変形および変更を包含することが添付の特許請求の範囲の目的である。

従来技術のＬＡＣフレームのブロック図である。従来技術のＬＡＣマスクフィールドのブロック図である。従来技術のＭＣＳトレーニングプロセスのフロー図である。従来技術のＴＸＢＦトレーニングプロセスのフロー図である。本発明の一実施形態によるＭＩＭＯシステムのブロック図である。本発明によるアンテナを選択するための一方法のフロー図である。本発明の一実施形態によるＬＡＣフレームのブロック図である。本発明の一実施形態によるＬＡＣフレームのＡＳＢＦＣフィールドのブロック図である。本発明の一実施形態による送信アンテナ／ビーム選択のトレーニングのフロー図である。本発明の一実施形態による受信アンテナ／ビーム選択のトレーニングのフロー図である。本発明の一実施形態による受信機によって開始されるビームフォーミングトレーニングのフロー図である。本発明の一実施形態による受信アンテナ／ビーム選択とＴＸＢＦトレーニングとを組み合わせたもののフロー図である。本発明の一実施形態による送信アンテナ／ビーム選択とＴＸＢＦトレーニングとを組み合わせたもののフロー図である。本発明の一実施形態によるＬＡＣフィールドを有するＨＴ制御フィールドのブロック図である。本発明の別の実施形態による送信アンテナ／ビーム選択のトレーニングのフロー図である。本発明の一実施形態による送信アンテナ／ビーム選択のトレーニングの、別のフロー図である。

Claims

複数の局を含む多入力多出力ワイヤレスローカルエリアネットワークにおいてアンテナを選択するための、コンピュータによって実施される方法であって、
各局はアンテナのセットを含み、
前記方法は、
送信された複数のサウンディングパケットを局で受信するステップであって、各サウンディングパケットは、アンテナの前記セットの異なるサブセットに対応する、受信するステップと、
アンテナの各サブセットについてチャネル行列を推定するステップと、
アンテナの各サブセットについて前記チャネル行列を推定した後に、高スループット（ＨＴ）制御フィールドを含むフレームを送信するステップであって、それによって、アンテナの選択を開始する、送信するステップと、
前記チャネル行列に従ってアンテナのサブセットを選択するステップと
を含む方法。
前記高スループット制御フィールドは、リンクアダプテーション制御（ＬＡＣ）フィールドを含み、
前記ＬＡＣフィールドは、アンテナ／ビーム選択指示子（ＡＳＩ）フィールドを含む、請求項１に記載の方法。
前記高スループット制御フィールドは、ＭＣＳ選択フィードバック（ＭＦＢ）フィールドを含み、
ＡＳＩフィールドが１に設定される場合又はＭＲＳフィールドが「１１１」に設定される場合に、前記ＭＦＢフィールドは、アンテナ／ビーム選択／送信機ビームフォーミング制御（ＡＳＢＦＣ）に使用される、
請求項１に記載の方法。
ＡＳＢＦＣフィールドは、コマンドサブフィールド及びデータサブフィールドを含む、請求項３に記載の方法。
前記データサブフィールドは、前記複数のサウンディングパケットの個数を示す、請求項４に記載の方法。
前記データサブフィールドは、受信されるべき残りのサウンディングパケットの個数を示す、請求項４に記載の方法。
前記データサブフィールドは、前記複数のサウンディングパケットのうちの最初のものを示す、請求項４に記載の方法。
前記データサブフィールドは、前記複数のサウンディングパケットのうちの最後のものを示す、請求項４に記載の方法。
前記選択されるアンテナは受信アンテナである、請求項１に記載の方法。
前記選択されるアンテナは送信アンテナである、請求項１に記載の方法。
すべてのステップは、前記ネットワークの媒体アクセス制御レイヤで動作する、請求項１に記載の方法。
前記複数のサウンディングパケットはデータを含む、請求項１に記載の方法。
特定のサウンディングパケットのサイズは、データを除外することによって最小にされる、請求項１に記載の方法。
前記チャネル行列に従ってビームを選択することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記選択されたアンテナのサブセットをインデックスによって示すことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記局は受信局である、請求項１に記載の方法。
前記局は送信局である、請求項１に記載の方法。
前記サウンディングパケットは、送信局のアンテナの各サブセットを使用して送信される、請求項１に記載の方法。
各フレームは、それぞれに対応するサウンディングパケットの受信後に返答される、請求項１に記載の方法。
各フレームは、すべてのサウンディングパケットの受信後に返答される、請求項１に記載の方法。
前記ＡＳＢＦＣフィールドは、アンテナの前記サブセットを選択する方法を指定する、請求項３に記載の方法。
前記選択は前記チャネル行列に従う、請求項２１に記載の方法。
前記選択は、アンテナインデックスに従う、請求項２１に記載の方法。